微波、超声波在合成杂环化合物中的应用

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1、微波、超声在促进合成有机杂环化合物的发展自从1986年Gdye等人将微波应用于有机反应以来，微波在有机合成中的应用受到了人们的广泛关注。先期的反应是在密闭的容器中进行的，体系的不安全性制约了它的发展，后来人们不断的对反应装置进行改进，微波合成在常压下得以实现，大大推动了微波合成化学的发展，许多种类型的有机反应都可以在微波辐射的条件下进行。由于微波辐射下的有机反应具有反应速度快、副反应少、产率高等特点，因此发展特别迅速。超声辐射（US）可加速许多化学反应的进行，是催化剂的用量明显减少，既节约原料、减少污

2、染，有提高反应速率和产率，是发展绿色化学的有效途径。微波辐射下水相中一锅法合成2(1H)-吡啶酮及其衍生物摘要:目的:建立了在水相中,通过微波辅助的多组分反应一步合成吡啶酮衍生物的方法;方法:以芳醛、1,3-二羰化合物、麦氏酸和醋酸氨为起始原料,在水相中,通过微波辅助的多组分反应一步合成吡啶酮及其衍生物.结果:反应在3~8min内完成,产率优良81~95%,产物结构经红外,核磁和元素分析得以确证.结论:该方法具有反应时间短,产率高,操作简单,环境友好等优点.关键词:微波合成;吡啶酮;多组分反应;水相中

3、图分类号:O625文献标识码:A0引言1,4二氢吡啶类化合物构成了一类重要的钙离子通道的调节剂,具有治疗失率的作用[1].研究表明,不同的结构呈现不同的性能和生物活性.2(1H)-吡啶酮化合物是1,4二氢吡啶衍生物中最重要的一类,它表现非常广泛的生物活性,如凝血酶酶抑制剂[2]和人类鼻病毒3C蛋白酶抑制剂[3].由于2(1H)-吡啶酮环体系具有的显著的生物和药理活性,目前已成为农药化学和医药化学研究的重要中间体.因此,对这类化合物的合成已经引起了有机化学家的注意.Sevellik等人[4]以芳醛、麦氏

4、酸、乙酰乙酸甲酯和醋酸氨为起始原料,在乙醇中回流6h得2(1H)-吡啶酮,但产率很低(15~27%).后来,Morales等人[5]改善其反应的条件,用醋酸代替乙醇作为溶剂,并大幅度地提高了该反应的产率(55~63%),但需要更长的反应时间(10h).2001年,屠树江等人[6]在微波辐射下也合成了该类化合物,产率在72~86%.总之,上述合成2(1H)-吡啶酮的方法存在产率低,反应时间长,环境不友好等缺点.近年来,水相中的有机反应已经成为一个重要的研究领域[7],在广泛使用的有机合成溶剂之中,水是最

5、便宜的、无毒的和不易燃的.本文以芳醛、1,3-二羰化合物、麦氏酸和醋酸铵为起始原料,在水相中,通过微波辅助的多组分反应一步合成吡啶酮衍生物.该方法具有简单,高效率,消耗低、环境友好等优点.反应过程如下:101实验部分1.1仪器和试剂微波反应在瑞典PersonalChemistry公司生产的EmrysTMCreator微波合成仪中进行;熔点测定使用XT-5型显微数字熔点仪,温度计未校正;红外光谱采用FT-IR-Tensor27型红外光谱仪测定(KBr压片);核磁共振氢谱采用BrukerDPX400MHz

6、型核磁共振仪测定,DMSO-d6为溶剂,TMS为内标;元素分析在Perkin-Elmer240c型元素分析仪上测定;芳醛、1,3-二羰化合物(乙酰乙酸乙酯和达咪酮)和醋酸氨均为市售的分析纯试剂,麦氏酸为自制原料.1.2标题化合物的合成化合物1和2的合成通法:将芳醛(1mmol)、麦氏酸(1mmol)和乙酰乙酸乙酯(或是达咪酮)(1mmol)以及醋酸铵(过量)和水(1mL),放入10-mLEmrysTMCreator微波合成仪专用反应容器中,充分混合后盖上瓶盖,再放入EmrysTMCreator微波合成

7、仪中.此混合物先经仪器自动预搅拌20~50s,在100!时用微波辐射(最初功率100W,最大功率200W)3~8min,取出冷却后,倒入50mL水中,抽滤,用少量乙醇洗涤,粗产品用95%乙醇重结晶,得到产物吡啶酮类衍生物.Compound1g.IR(KBr,?,cm-1):3251,1677,1645;1HNMR(DMSO-d6)(?,ppm):1.22(,tJ=7.1Hz,3H,CH3),2.79(s,3H,CH3),2.84(dd,J=16.5Hz,J=2.4Hz,1H,CH2),3.23(dd,

8、J=16.5Hz,J=8.0Hz,1H,CH2),3.73(s,3H,OCH3),3.78(s,3H,OCH3),4.32(q,J=7.2Hz,2H,CH2),5.09(dd,J=7.8Hz,J=1.9Hz,1H,CH),6.80~7.05(m,3H,ArH),10.48(s,1H,NH).Analcalcd.forC17H21NO5,C,63.94;H,6.63;N,4.39;foundC,63.79;H,6.69;N,4.27.2结果与讨论我们利用微